JP3902909B2 - Low power consumption dynamic random access memory - Google Patents
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Description
【0001】
【発明が属する技術分野】
この発明は、消費電力を小さくしたダイナミックランダムアクセスメモリに関するもので、特に、携帯電話などに用いて好適な低消費電力型に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ダイナミックランダムアクセスメモリ(以下DRAMという)はメモリセルをトランジスタとキャパシタで形成するため、高集積化が可能である。このため、他のランダムアクセスメモリ、特にスタティック型ランダムアクセスメモリ(以下SRAMという)と比較して容量あたりの価格が安い。
一方、SRAMは消費電流がDRAMと比較して小さく、特に、データの読み出し、書き込みを行わない待機時の消費電流はDRAMと比較すると格段に小さい。これは、DRAMが待機時にデータ保持のためのリフレッシュ動作を行っていることにも起因している。
DRAMは一般的に外部からの電源(外部電源)によって、駆動され、外部電源の供給が断たれると、DRAM内に保持したデータは消滅する。これは上述のリフレッシュ動作ができなくなり、記憶したデータが保持できないためである。
また、DRAMは外部電源を直接用いてその内部の回路を駆動するのではなく、内部電源発生回路によって外部電源を内部電源に変換して、この内部電源で各回路を駆動するのが一般的になっている。
上述のようなDRAMは、パーソナルコンピュータなどの常に外部電源から電源が供給されている機器においては有用であるが、携帯電話など低消費電流が要求される装置には不向きである。したがって、従来の携帯電話におけるメモリ構成は図2に示すように、データバス10に共通にコントローラ20、SRAM30及びフラッシュメモリ40が接続され、これらには常に電源50が供給されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
近年、携帯電話は音声のみでなく、文字情報や画像データなど多くのデータを送受信する傾向にある。DRAMは記憶容量が大きいものの、リフレッシュ動作により電流を消費するとともに、内部電位を発生する回路を有し、この発生回路は定常的に電流を消費する回路構成となっているのが一般的である。このため、携帯電話など低消費電流が要求される装置には不向きである。したがって、従来の携帯電話におけるメモリ構成は図2に示すように、データバス10に共通にコントローラ20、SRAM30及びフラッシュメモリ40が接続され、これらには常に電源50が供給されている。
上述したようにDRAMは消費電流が大きいため、携帯電話に用いる場合は、消費電流を抑える必要がある。このため、携帯電話にDRAMを用いようとすれば、図3に示すような構成が考えられる。即ち、SRAM30及びフラッシュメモリ40と同様に、DRAM60はデータバス10に接続されるが、電源50とDRAM60との間にはスイッチ70を設ける。コントローラ20はDRAM60の必要性を判断して、電源50からの供給をスイッチ70で立ちきることにより(スイッチ70をオフさせる)DRAM60での消費電流を抑えるようにする。
【0004】
しかしながら、図3のような構成の場合、(1)スイッチ70といった外部素子を必要とする、(2)DRAMへの電源供給を切った場合、データバス10から寄生ダイオードを通して電流が流れ込み、DRAM60が誤動作する可能性があるといった問題がある。このうち、(2)の問題点について図4を用いて詳しく説明する。
DRAM60の出力回路の最終段がインバータの場合を例に取ると、図4に示すようにインバータ100はNMOSトランジスタ110とPMOSトランジスタ120とから構成される。NMOSトランジスタ110とPMOSトランジスタ120のゲートは共通に入力ノード150に接続されている。出力回路の場合、入力ノード150はDRAM60からの出力信号を受取る。PMOSトランジスタ120のソースSには電源電位が与えられる。PMOSトランジスタ120のドレインDはNMOSトランジスタ110のドレインと共通に出力ノード140に接続される。出力ノード140はDRAM60の出力端子に接続されるもので、図3のようにDRAM60が携帯電話などに搭載された場合はデータバス10に接続される。なお、NMOS110のソースには接地電位が与えられる。
【0005】
ここで、PMOSトランジスタ120にはそのドレインDからソースSに向けて順方向の寄生ダイオード130(実際にはドレイン−基板間に形成されたもの)が形成されている。電源が切れて、PMOSトランジスタのソースSに電源が供給されなくなってしまうと、PMOSトランジスタ120のソースSには電源電位は与えられない。一方、データバス10にHレベルの信号が与えられると、DRAM60がデータバスに接続されているため、PMOSトランジスタ120のドレインDにはこのHレベルの信号が与えられる。したがって、このHレベル信号が寄生ダイオード130を介してPMOSトランジスタ120のソースSに与えられる。PMOSトランジスタ120のソースSは電源線を介して他の回路に接続されているため、他の回路に電位を供給してしまうのである。また、データバス上のデータについても、Hレベル信号のレベルが低下してLレベルになってしまう可能性もある。
本発明の目的は、上述のような問題に鑑みてなされたものであり、外部の信号によりDRAMとしての消費電流を小さくして、かつこの低消費電流時に誤動作をしない低消費電力型ダイナミックランダムアクセスメモリを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る低消費電力型ダイナミックランダムアクセスメモリは、外部電源によって駆動され、内部電源電位を発生する内部電源回路と、入力信号に応じた信号を出力する出力ノードを有する入力回路であって、前記出力ノードから電源電位が与えられる端子に向けて順方向に寄生ダイオードが形成されるトランジスタを有する入力回路と、データを保持するメモリアレイと、このメモリアレイを制御する周辺回路と、信号が出力される出力ノードを有する出力回路であって、前記出力ノードから電源電位が与えられる端子に向けて順方向に寄生ダイオードが形成されるトランジスタを有する出力回路とを有するダイナミックランダムアクセスメモリにおいて、前記入力回路及び出力回路は外部電源によって駆動され、前記メモリアレイ及び周辺回路は、前記内部電源回路によって生成された内部電源電位によって駆動され、外部から入力される制御信号に応答して、前記内部電源回路は不活性化され、かつ前記入力回路及び出力回路は外部電源が供給されたまま前記トランジスタがハイインピーダンス状態に制御される。
【0007】
【発明の実施の形態】
図1は、この発明の実施例を説明するDRAMのブロック図である。DRAM200は外部電源210によって駆動される。したがって、携帯電話のメモリ構成では図3のDRAM60がスイッチ70を介さず、直接電源50に接続された状態になる。即ち、図3において、DRAM60がSRAM30及びフラッシュメモリ40と同様に接続された状態になる。
外部電源210は、第1の内部電源回路群220に接続されると共に、出力回路230にも接続される。第1の内部電源回路群220は、外部電源210から受取った電位を変換して内部電源IVCとして入力回路240、周辺回路250、メモリアレイ260及び第2内部電源回路群270にこの内部電源IVCを供給する。例えば、外部電源210が3.3V、内部電源IVCは2.4Vである。
第1の内部電源回路群220は、制御端子280を介して電源制御信号CONTを受取る。この電源制御信号CONTは、第1の内部電源回路群220を不活性化させる。したがって、第1の内部電源回路群220は、入力回路240、周辺回路250、メモリアレイ260及び第2内部電源回路群270に内部電源IVCを供給しない。即ち、電源制御信号CONTによって第1の内部電源回路群220における消費電流は全くなくなるのである。
【0008】
なお、第1の内部電源回路群220の消費電流をなくすのは、内部電源IVCの電位を0Vにする場合と、外部電源電位にあわせるという場合の2通りが考えられる。ここで、メモリアレイ260において、ビットラインとワードラインとがショートしており、この不良部分を冗長で置換えている場合がある。このような状態において、単に内部電源IVCを外部電源電位にあわせている場合だとショート部分に数マイクロAの電流が流れてしまう。したがって、内部電源IVCの電位は0V(接地電位)にするほうが望ましい。
【0009】
第2の内部電源回路群270は、第1の内部電源回路群220から内部電源IVCを受けとり、この受取った内部電源IVCを変換して他の内部電源を入力回路240、周辺回路250及びメモリアレイ260に供給する。他の内部電源としては、基板電位、昇圧電位、1/2内部電源電位、レファレンス電位などがある。例えば内部電源が2.4Vのとき、これらの電位はそれぞれ、基板電位-1.0V、昇圧電位3.6V、1/2内部電源電位1.2V、レファレンス電位1.1Vである。
第2の内部電源回路群270は、制御端子280を介して電源制御信号CONTを受取る。電源制御信号CONTは、第2の内部電源回路群270を不活性化させる。このとき、第2の内部電源回路群270は第1の電源回路群220からの内部電源IVCを受取っていないため、不活性化された状態に近いが、電源制御信号CONTによって完全に不活性化される。したがって、第2の内部電源回路群270は、入力回路240、周辺回路250及びメモリアレイ260に内部電源を供給しない。即ち、電源制御信号CONTによって第2の内部電源回路群270における消費電流は全くなくなるのである。
【0010】
入力回路240は、信号を受取るため一般的にはデータバスに接続される。即ち、携帯電話等にDRAMが搭載された場合、図3に示されるように、データバス10と接続される。したがって、電源が供給されていれば外部からのデータ(例えばデータバス10上のデータ)に応答して、周辺回路250へ信号を与える。
入力回路240の一般的な例として、図4に示されるようなインバータ100が挙げられる。ここで、インバータ100の入力ノード150はデータバスに接続され、出力ノード140が周辺回路250などに接続される。第1の内部電源回路群220が不活性化された結果、内部電源IVCが0Vとなった場合は、PMOS120のソースには電源電位が与えられなくなるため消費電流が全くなくなる。なお、入力ノード150にデータバスから信号が与えられるが、NMOSトランジスタ110及びPMOSトランジスタ120のソースには電位が与えられないため消費電流は発生せず、また、DRAM内部の回路への影響もない。
また、第1の内部電源回路群220が不活性化された結果、内部電源IVCが外部電源と同電位となったなった場合は、入力ノード150にデータバスから信号が与えられ、DRAMが動作を開始する可能性がある。そこで、入力回路240は、制御端子280を介して入力される電源制御信号CONTによって不活性化される方が望ましい。
【0011】
周辺回路250は入力回路からデータを受取り、このデータをメモリアレイ260へ与えると共に、メモリアレイ260からデータを受取り、出力回路230へデータを与える。また、周辺回路250はメモリアレイ260などを制御するなど様々な回路を包含する。周辺回路250は直接DRAM外部とのデータのやり取りを行わないため、第1及び第2の内部電源回路群220、270及び入力回路240が不活性化されると、消費電流は発生させず不活性化状態になる。
なお、DRAM200がシンクロナスDRAMやRambus系のDRAMの場合、その動作上必要であるCASレイテンシ−、バースト長、出力モードなどのデータがプログラマブルになっている。これらの情報は一般的に動作制御情報を記憶するモードレジスタ内に記憶される。このモードレジスタは、周辺回路内もしくはその近傍に設けられている。このようなDRAMにおいて、周辺回路などへの電源供給を止めてしまうと、格納されていたデータも消失してしまう。そこで、モードレジスタのみを外部電源で駆動するということも考えられる。
また、メモリアレイ260も直接DRAM外部とのデータのやり取りを行わないため、第1及び第2の内部電源回路群220、270及び周辺回路250が不活性化されると、消費電流は発生させず不活性化状態になる。
【0012】
出力回路230は、メモリアレイからのデータを出力するため一般的にはデータバスに接続される。即ち、携帯電話等にDRAM200が搭載された場合、図3に示されるように、データバス10と接続される。したがって、DRAM200内部からのデータ(周辺回路250から送られてきたデータ)に応答して、信号をデータバスに出力する。
出力回路230の一般的な例として、図5に示されるようなインバータ500が挙げられる。インバータ500はNMOSトランジスタ510、PMOSトランジスタ520、NAND回路560、NOR回路570、第1のインバータ回路580、第2のインバータ回路590及び第3のインバータ回路600とから構成される。NMOSトランジスタ510のソースは接地電位に、ドレインは出力端子540に接続される。PMOSトランジスタ520のソースSは電源電位に、ドレインは出力端子540に接続される。インバータ500の入力端子550は、NAND回路560の第1入力端子に接続されるともに、NOR回路570の第1入力端子にも接続される。
NAND回路560の第2入力端子には、インバータ500の制御入力端子610から電源制御信号CONTが入力される。この電源制御信号CONTは第3のインバータ回路600で反転されてNOR回路の第2入力端子にも入力される。NAND回路560の出力は第1のインバータ回路580を介してNMOSトランジスタ510のゲートに接続される。NOR回路570の出力は第2のインバータ回路590を介してPMOSトランジスタ520のゲートに接続される。
なお、出力回路230は外部電源で動作しているため、内部電源で動作している回路からの信号をレベルシフタで変換してから受取る必要がある。図示していないが、出力回路230の場合、入力端子550の手前にはレベルシフタ回路が接続されることになる。なお、DRAMの電源が切れた場合にも出力回路230の出力をハイインピーダンスに保つ必要があるため、制御入力端子610へ供給される信号(図1における制御端子280に入力される信号)を供給する回路は、常に外部電源によって駆動されている必要がある。
【0013】
次に図1及び図3も参照しながら、出力回路230の動作を説明する。
インバータ500の入力端子550は、周辺回路250に接続され、出力端子540がDRAM200の出力端子などを介してデータバス10に接続される。ここで、出力回路230には外部電源210が与えられている。外部電源210は常にDRAM200に与えれれている(携帯電話にDRAM200が搭載された場合、携帯電話の電源がON状態ならば常に外部電源は与えられている)ため、このインバータ500のPMOSトランジスタ520のソースSには電源電位が、NMOSトランジスタ510のソースには接地電位が与えられている。
なお、Lレベルの電源制御信号CONTが入力された場合、NAND回路560はその第1入力端子の信号レベルに係らずHレベルの出力信号を、NOR回路570はその第1入力端子の信号レベルに係らずLレベルの出力信号を出力する。これらの信号はそれぞれ第1及び第2のインバータ回路580、590で反転され、NMOSトランジスタ510のゲートにはLレベルの信号が、PMOSトランジスタ520のゲートにはHレベルの信号が与えられる。したがって、インバータ500(出力回路230)は出力状態がハイインピーダンスになるよう設定される。
【0014】
このような状態でデータバス10にHレベルまたはLレベルの信号が転送されても、NMOSトランジスタ510及びPMOSトランジスタ520においては寄生トランジスタ530による電流が流れず、DRAM内部の回路への影響もない。また、NMOSトランジスタ510のゲートにはLレベルの信号がPMOSトランジスタ520のゲートにはHレベルの信号が与えられているため、NMOSトランジスタ510及びPMOSトランジスタ520はOFF状態を保ち、消費電流は発生しない。
なお、上述した実施例においては、入力回路はトランジスタのゲートでデータを受取る例で説明したが、入力保護トランジスタなどがあり、出力回路の例で説明したような寄生ダイオードによる電流が考えられる場合は、入力回路においても出力回路同様に外部電源を供給してトランジスタがONしないよう制御すれば良い。
【0015】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、外部からの制御信号によって内部電源回路、入力回路、メモリアレイ及び周辺回路は不活性とする一方、出力回路へは常に外部電源が与えられるようにしたため、DRAMとしての消費電流を小さくして、かつこの低消費電流時に誤動作をしない低消費電力型ダイナミックランダムアクセスメモリを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例を示すDRAMのブロック図である。
【図2】携帯電話におけるメモリ構成を示す図である。
【図3】携帯電話においてDRAMを用いようとした場合のメモリ構成を示す図である。
【図4】入力回路及び出力回路において代表的なインバータを示す回路図である。
【図5】出力回路において代表的なインバータを示す回路図である。
【符号の説明】
200 DRAM
210 外部電源
220 第1の内部電源回路群
230 出力回路
240 入力回路
250 周辺回路
260 メモリアレイ
270 第2の内部電源回路群[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to a dynamic random access memory with reduced power consumption, and particularly to a low power consumption type suitable for use in a mobile phone or the like.
[0002]
[Prior art]
A dynamic random access memory (hereinafter referred to as DRAM) can be highly integrated because a memory cell is formed of a transistor and a capacitor. For this reason, the price per capacity is lower than that of other random access memories, particularly static random access memories (hereinafter referred to as SRAM).
On the other hand, the current consumption of the SRAM is smaller than that of the DRAM, and in particular, the current consumption during standby in which data is not read or written is much smaller than that of the DRAM. This is due to the fact that the DRAM performs a refresh operation for holding data during standby.
DRAM is generally driven by an external power supply (external power supply), and when the external power supply is cut off, the data held in the DRAM disappears. This is because the refresh operation described above cannot be performed and stored data cannot be retained.
In addition, DRAM does not drive external circuits directly by using an external power supply, but generally converts an external power supply to an internal power supply by an internal power generation circuit and drives each circuit with this internal power supply. It has become.
The DRAM as described above is useful in a device such as a personal computer that is constantly supplied with power from an external power source, but is not suitable for a device such as a cellular phone that requires low current consumption. Therefore, as shown in FIG. 2, the conventional mobile phone has a memory configuration in which a
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In recent years, mobile phones tend to transmit and receive not only voice but also a lot of data such as character information and image data. Although DRAM has a large storage capacity, it has a circuit that consumes current by a refresh operation and generates an internal potential, and this generating circuit generally has a circuit configuration that constantly consumes current. . For this reason, it is not suitable for a device such as a cellular phone that requires low current consumption. Therefore, as shown in FIG. 2, the conventional mobile phone has a memory configuration in which a
As described above, since the DRAM consumes a large amount of current, it is necessary to suppress the consumption current when used in a mobile phone. Therefore, if a DRAM is used in a mobile phone, a configuration as shown in FIG. 3 can be considered. That is, like the SRAM 30 and the
[0004]
However, in the case of the configuration as shown in FIG. 3, (1) an external element such as a
Taking the case where the final stage of the output circuit of the
[0005]
Here, a forward parasitic diode 130 (actually formed between the drain and the substrate) is formed in the
The object of the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and is a low power consumption type dynamic random access in which the consumption current as a DRAM is reduced by an external signal and no malfunction occurs at the low consumption current. To provide memory.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
A low power consumption type dynamic random access memory according to the present invention is an input circuit having an internal power supply circuit that is driven by an external power supply and generates an internal power supply potential, and an output node that outputs a signal corresponding to the input signal , An input circuit having a transistor in which a parasitic diode is formed in a forward direction from the output node to a terminal to which a power supply potential is applied, a memory array that holds data, a peripheral circuit that controls the memory array, and a signal output In the dynamic random access memory, the output circuit includes a transistor in which a parasitic diode is formed in a forward direction from the output node toward a terminal to which a power supply potential is applied. The circuit and the output circuit are driven by an external power source, and the memory array And the peripheral circuit are driven by the internal power supply potential generated by the internal power supply circuit, the internal power supply circuit is inactivated in response to a control signal input from the outside, and the input circuit and the output circuit are The transistor is controlled to a high impedance state while the external power supply is supplied.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a block diagram of a DRAM for explaining an embodiment of the present invention.
The
The first internal power
[0008]
The current consumption of the first internal power
[0009]
The second internal power
The second internal power
[0010]
A general example of the
When the internal power supply IVC becomes the same potential as the external power supply as a result of the inactivation of the first internal power
[0011]
When the
In addition, since the
[0012]
A general example of the
A power supply control signal CONT is input from the
Since the
[0013]
Next, the operation of the
The
When the L level power control signal CONT is input, the
[0014]
Even if an H-level or L-level signal is transferred to the
In the above-described embodiments, the input circuit has been described as receiving data at the gate of the transistor, but there is an input protection transistor or the like, and when the current due to the parasitic diode as described in the example of the output circuit is considered. As in the output circuit, the input circuit may be controlled so that an external power supply is supplied and the transistor is not turned on.
[0015]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the internal power supply circuit, the input circuit, the memory array, and the peripheral circuit are inactivated by an external control signal, while the external power is always supplied to the output circuit. Therefore, it is possible to provide a low power consumption type dynamic random access memory that reduces the current consumption as a DRAM and does not malfunction when the current consumption is low.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a DRAM showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a memory configuration in a mobile phone.
FIG. 3 is a diagram showing a memory configuration when DRAM is used in a mobile phone.
FIG. 4 is a circuit diagram showing a typical inverter in an input circuit and an output circuit.
FIG. 5 is a circuit diagram showing a typical inverter in the output circuit.
[Explanation of symbols]
200 DRAM
210
Claims (5)
源回路と、
入力信号に応じた信号を出力する出力ノードを有する入力回路であって、前記出力ノードから電源電位が与えられる端子に向けて順方向に寄生ダイオードが形成されるトランジスタを有する入力回路と、
データを保持するメモリアレイと、
このメモリアレイを制御する周辺回路と、
信号が出力される出力ノードを有する出力回路であって、前記出力ノードから電源電位が与えられる端子に向けて順方向に寄生ダイオードが形成されるトランジスタを有する出力回路とを有するダイナミックランダムアクセスメモリにおいて、
前記入力回路及び出力回路は外部電源によって駆動され、
前記メモリアレイ及び周辺回路は、前記内部電源回路によって生成された内部電源電位によって駆動され、
外部から入力される制御信号に応答して、前記内部電源回路は不活性化され、かつ前記入力回路及び出力回路は外部電源が供給されたまま前記トランジスタがハイインピーダンス状態に制御される低消費電力型ダイナミックランダムアクセスメモリ。An internal power supply circuit driven by an external power supply and generating an internal power supply potential;
An input circuit having an output node that outputs a signal according to an input signal, the input circuit having a transistor in which a parasitic diode is formed in a forward direction from the output node toward a terminal to which a power supply potential is applied;
A memory array for holding data;
Peripheral circuits for controlling the memory array;
An output circuit having an output node from which a signal is output, and an output circuit having a transistor in which a parasitic diode is formed in a forward direction from the output node toward a terminal to which a power supply potential is applied ,
The input circuit and the output circuit are driven by an external power source,
The memory array and the peripheral circuit are driven by an internal power supply potential generated by the internal power supply circuit,
In response to a control signal input from the outside, the internal power supply circuit is inactivated, and the input circuit and the output circuit are controlled to be in a high impedance state while the external power supply is supplied. Type dynamic random access memory.
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